مراجعة للابتكارات في هندسة الأنسجة والطب التجديدي تشمل استخدام المواد البيولوجية، وإنشاء الهياكل الداعمة، والذكاء الاصطناعي في الخلايا الجذعية.

محتوى المقالة الرئيسي

Kazem Kazem
Fatima Hakim Obaid.
Osamah Rasheed Hameed

الملخص

على مدى العقدين الماضيين، برزت هندسة الأنسجة والطب التجديدي كأحد أسرع التخصصات العلمية نموًا، مدفوعةً بتكامل المواد الحيوية والخلايا الجذعية وتقنيات السقالات والذكاء الاصطناعي لإعادة بناء الأنسجة واستعادة وظائفها. توفر المواد الحيوية الطبيعية بيئة غنية بالمؤشرات الحيوية، إلا أنها محدودة في التطبيقات الهيكلية نظرًا لضعف استقرارها الميكانيكي. في المقابل، توفر المواد الاصطناعية تحكمًا مرنًا في الخصائص الميكانيكية ومعدلات التحلل، ولكن مع توافق حيوي محدود، مما يجعل المواد الحيوية الهجينة خيارًا واعدًا. ساهمت تقنيات الغزل الكهربائي والطباعة الحيوية ثلاثية ورباعية الأبعاد في تطوير سقالات تحاكي المصفوفة خارج الخلوية، على الرغم من استمرار التحديات المتعلقة بالمسامية العميقة والاستقرار الميكانيكي والطباعة المنتظمة. تُعد الخلايا الجذعية الوسيطة الخيار السريري الأكثر شيوعًا، بينما تحمل الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات إمكانات واعدة في الطب الشخصي، على الرغم من المخاوف المتعلقة بالسلامة الجينية. يمثل العلاج القائم على الإكسوزومات بديلاً آمنًا وفعالًا للعلاج بالخلايا الكاملة. يُمكّن الذكاء الاصطناعي من التنبؤ بسلوك المواد الحيوية والخلايا، ويُحسّن الطباعة الحيوية، ويُتيح اختبار النماذج الافتراضية عبر التوائم الرقمية. مع ذلك، يُعيق الاستخدام السريري الواسع النطاق نقص المعايير التنظيمية والبيانات، فضلاً عن صعوبة فهم النماذج. تشمل تحديات هندسة الأنسجة إمداد الدم، والاستجابة المناعية، والقضايا الأخلاقية والقانونية. تُؤكد الأبحاث على الحاجة إلى جهود بحثية مُنسقة ومتعددة التخصصات. يُمثل هذا التكامل أساسًا لجيل جديد من الطب التجديدي قادر على تجاوز العقبات الحالية واستعادة الوظائف الحيوية بدقة واستدامة.

تفاصيل المقالة

كيفية الاقتباس
Kazem, K., Hakim Obaid., F., & Rasheed Hameed , O. (2026). مراجعة للابتكارات في هندسة الأنسجة والطب التجديدي تشمل استخدام المواد البيولوجية، وإنشاء الهياكل الداعمة، والذكاء الاصطناعي في الخلايا الجذعية. المجلة الليبية للعلوم الطبية والتطبيقية, 4(1), 1–15. https://doi.org/10.64943/ljmas.2026.04101
القسم
Articles

المراجع

Murphy, S. V., & Atala, A. (2014). 3D bioprinting of tissues and organs. Nature Biotechnology,

(8), 773–785. https://doi.org/10.1038/nbt.2958

Zhang, Y. S., Yue, K., Aleman, J., et al. (2017). 3D bioprinting for tissue and organ fabrication.

Annals of Biomedical Engineering, 45(1), 148–163. https://doi.org/10.1007/s10439-016-1612-8

Groll, J., Boland, T., Blunk, T., et al. (2016). Biofabrication: reappraising the definition of an

evolving field. Biofabrication, 8(1), 013001. https://doi:10.1088/1758-5090/8/1/013001

Mandrycky, C., Wang, Z., Kim, K., & Kim, D. H. (2016). 3D bioprinting for engineering complex

issues. Biotechnology advances, 34(4), 422-434. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2015.12.011

Daly, A. C., Prendergast, M. E., Hughes, A. J., & Burdick, J. A. (2021). Bioprinting for the

biologist. Cell, 184(1), 18–32. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.002

Xue, J., Wu, T., Dai, Y., & Xia, Y. (2019). Electrospinning and electrospun nanofibers: methods,

materials, and applications. Chemical reviews, 119(8), 5298-5415.

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00593

Li, D., & Xia, Y. (2004). Electrospinning of nanofibers: reinventing the wheel? Advanced Materials,

(14), 1151–1170. https://doi.org/10.1002/adma.200400719

Huang, Z. M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., & Ramakrishna, S. (2003). A review on polymer

nanofibers by electrospinning. Composites Science and Technology, 63(15), 2223–2253.

https://doi.org/10.1016/S0266-3538(03)00178-7

Bhardwaj, N., & Kundu, S. C. (2010). Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique.

Biotechnology Advances, 28(3), 325–347. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2010.01.004

Pant, H. R., Neupane, M. P., Pant, B., et al. (2011). Electrospun nanofibers for biomedical

applications. Polymer Reviews, 51(3), 135–176.

Bianco, P., Robey, P. G., & Simmons, P. J. (2008). Mesenchymal stem cells: Revisiting history,

concepts, and assays. Cell Stem Cell, 2(4), 313–319. https://doi.org/10.1016/j.stem.2008.03.002

Caplan, A. I. (1991). Mesenchymal stem cells. Journal of Orthopaedic Research, 9(5), 641–650.

https://doi.org/10.1002/jor.1100090504

Caplan, A. I., & Correa, D. (2011). The MSC: An injury drugstore. Cell Stem Cell, 9(1), 11–15.

https://doi.org/10.1016/j.stem.2011.06.008

Dominici, M., Le Blanc, K., Mueller, I., et al. (2006). Minimal criteria for defining multipotent

mesenchymal stromal cells. Cytotherapy, 8(4), 315–317.

https://doi.org/10.1080/14653240600855905

Pittenger, M. F., Mackay, A. M., Beck, S. C., et al. (1999). Multilineage potential of adult human

mesenchymal stem cells. Science, 284(5411), 143–147.

https://doi.org/10.1126/science.284.5411.143

Engler, A. J., Sen, S., Sweeney, H. L., & Discher, D. E. (2006). Matrix elasticity directs stem cell

lineage specification. Cell, 126(4), 677–689. https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.06.044

Discher, D. E., Janmey, P., & Wang, Y.-L. (2005). Tissue cells feel and respond to the stiffness of

their substrate. Science, 310(5751), 1139–1143. https://doi.org/10.1126/science.1116995

Trappmann, B., & Chen, C. S. (2013). How cells sense extracellular matrix stiffness. Current

Opinion in Cell Biology, 25(5), 582–588. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2013.06.002

Yue, K., Trujillo-de Santiago, G., Alvarez, M. M., et al. (2015). Synthesis, properties, and

biomedical applications of gelatin methacryloyl (GelMA) hydrogels. Biomaterials, 73, 254–271.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2015.08.045

O’Brien, F. J. (2011). Biomaterials & scaffolds for tissue engineering. Materials Today, 14(3), 88–

https://doi.org/10.1016/S1369-7021(11)70058-X

Hutmacher, D. W. (2000). Scaffolds in tissue engineering bone and cartilage. Biomaterials,

(24), 2529–2543. https://doi.org/10.1016/S0142-9612(00)00121-6

Woodruff, M. A., & Hutmacher, D. W. (2010). The return of a forgotten polymer—polycaprolactone

in the 21st century. Progress in Polymer Science, 35(10), 1217–1256.

https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.04.002

Kazem Mehdi Kazem & et al. Libyan Journal of Medical and Applied Sciences 4(1) (2026), 1-15

Takahashi, K., & Yamanaka, S. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse fibroblasts

by defined factors. Cell, 126(4), 663–676. https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.07.024

Thomson, J. A., Itskovitz-Eldor, J., Shapiro, S. S., et al. (1998). Embryonic stem cell lines derived

from human blastocysts. Science, 282(5391), 1145–1147.

https://doi.org/10.1126/science.282.5391.1145

Nosrati, H., Sefidi, N., Sharafi, S., et al. (2021). Artificial intelligence in regenerative medicine:

Applications and perspectives. Stem Cell Research & Therapy, 12, 427.

https://doi.org/10.1186/s13287-021-02543-9

Wu, Y., Ding, X., Wang, Y., & Ouyang, D. (2023). Harnessing machine learning in tissue

engineering. Burns & Trauma, 11, tkad040. https://doi.org/10.1093/burnst/tkad040

Yang, Y., Wu, S., Yu, L., et al. (2022). Machine learning for materials science. Nature Reviews

Materials, 7, 449–469. https://doi.org/10.1007/s42243-024-01179-5

Gelmi, A., & Schutt, C. E. (2021). Stimuli-responsive biomaterials: Scaffolds for stem cell control.

Advanced Healthcare Materials, 10(1), e2001125. https://doi.org/10.1002/adhm.202001125

Ramesh, S., Mehendale, N., McGowan, S., et al. (2021). Artificial intelligence in 3D bioprinting.

Biofabrication, 13(4), 042002. https://doi.org/10.1088/1758-5090/ac1fcb

Thiele, J., Ma, Y., Bruekers, S. M. C., et al. (2014). Designer hydrogels for cell cultures. Advanced

Materials, 26(1), 125–148. https://doi.org/10.1002/adma.201302958

Crapo, P. M., Gilbert, T. W., & Badylak, S. F. (2011). An overview of tissue and whole organ

decellularization processes. Biomaterials, 32(12), 3233–3243.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.01.057

Badylak, S. F., Taylor, D., & Uygun, K. (2011). Whole-organ tissue engineering: Decellularization

and recellularization. Annual Review of Biomedical Engineering, 13, 27–53.

https://doi.org/10.1146/annurev-bioeng-071910-124743

Daly, A. C., Davidson, M. D., & Burdick, J. A. (2021). 3D bioprinting of high cell-density

heterogeneous tissue models. Nature Communications, 12, 753. https://doi.org/10.1038/s41467-

-21029-2

Kang, H. W., Lee, S. J., Ko, I. K., et al. (2016). A 3D bioprinting system to produce human-scale

tissue constructs. Nature Biotechnology, 34(3), 312–319. https://doi.org/10.1038/nbt.3413

Langer, R., & Vacanti, J. P. (1993). Tissue engineering. Science, 260(5110), 920–926.

Mason, C., & Dunnill, P. (2008). A brief definition of regenerative medicine. Regenerative

Medicine, 3(1), 1–5. https://doi.org/10.2217/17460751.3.1.1

Williams, D. F. (2019). Challenges with the development of biomaterials for sustainable tissue

engineering. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 7, 127.

https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00127

Martelli, A., Bellucci, D., & Cannillo, V. (2025). The role of artificial intelligence in biomaterials

science: A review. Polymers (Basel), 17(19), 2668. https://doi.org/10.3390/polym17192668

Zhou, B., Li, X., Pan, Y., He, B., & Gao, B. (2025). Artificial intelligence-assisted next-generation

biomaterials: From design and preparation to medical applications. Colloids and Surfaces B:

Biointerfaces, 114970. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2025.114970